《高頻與射頻電路》第2章 - 無源網(wǎng)絡(luò)ppt課件.ppt

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1、2.1濾波電路的設(shè)計濾波電路的設(shè)計濾波電路基本參數(shù)集總參數(shù)濾波器的設(shè)計巴特沃茲濾波器切比雪夫?yàn)V波器分布參數(shù)濾波器的設(shè)計為實(shí)際角頻率w與中心角頻率（截止頻率）wC的比值，定義為歸一化的角頻率W濾波電路基本參數(shù)插入損耗（InsertionLoss）插入損耗：描述濾波電路在通帶內(nèi)對傳輸信號的損耗。定義為從信號源入射到濾波電路的功率PIN與匹配負(fù)載得到功率PL的比值，采用分貝可以表示為波紋系數(shù)（Ripple）波紋系數(shù)：濾波電路通帶內(nèi)的平坦度可以用波紋系數(shù)來描述，單位為分貝。波紋系數(shù)表示在通帶內(nèi)濾波電路響應(yīng)的最大值和最小值的差值。頻帶寬度頻帶寬度：定義為濾波電路的通帶內(nèi)在達(dá)到3dB衰減對應(yīng)的高端截

2、止頻率fH和低端截止頻率fL的差值。矩形系數(shù)（ShapeFactor）矩形系數(shù)：描述了濾波電路的響應(yīng)在截止頻率附近的陡峭變化的特性。矩形系數(shù)越高，濾波電路的響應(yīng)越陡峭。矩形系數(shù)SF定義為60dB帶寬與3dB帶寬的比值阻帶抑制（Depression）阻帶抑制：在理性情況下希望濾波電路在通帶外能夠具有無窮大的衰減，但實(shí)際濾波電路只能達(dá)到一個有限的衰減量。通常為了與矩形參數(shù)比較，定義阻帶抑制為60dB。品質(zhì)因數(shù)（QualityFactor）濾波電路的品質(zhì)因數(shù)定義為在諧振頻率下，平均儲能和一個周期內(nèi)的平均能量消耗之比。濾波電路的品質(zhì)因數(shù)Q可以用公式表示為濾波電路的類型三種常用類型濾波器最平坦型—

3、—巴特沃茲(Butterworth)濾波器。等波紋型——切比雪夫(Tchebeshev)濾波器。陡峭型——橢圓函數(shù)型(Elliptic)濾波器。二種濾波器函數(shù)集總參數(shù)濾波器(1)基本LC低通濾波器(2)基本LC高通濾波器(3)基本串聯(lián)、并聯(lián)帶通濾波器CL基本LC低通濾波器T-型常數(shù)-k低通濾波器π-型常數(shù)-k低通濾波器基本串聯(lián)帶通濾波器基本并聯(lián)帶通濾波器常用濾波器結(jié)構(gòu)類型常用濾波器結(jié)構(gòu)類型(4)基本串聯(lián)帶阻濾波器、基本并聯(lián)帶阻濾波器(5)基本濾波器電路的串聯(lián)、并聯(lián)構(gòu)成更復(fù)雜的多級濾波器基本串聯(lián)帶阻濾波器基本并聯(lián)帶阻濾波器(a)8個極點(diǎn)的低通濾波器(b)6個極點(diǎn)帶通濾波器(1)并聯(lián)?/4短

4、路線構(gòu)成的帶通濾波器(2)并聯(lián)?/4開路線構(gòu)成的帶阻濾波器(3)六級邊緣耦合平行耦合線帶通濾波器?/4通過孔分布參數(shù)濾波器常用濾波器結(jié)構(gòu)類型濾波器的實(shí)物照片基站室外單元內(nèi)HTS（高溫超導(dǎo)濾波器）器件金屬腔體型介質(zhì)諧振器濾波器（2.8GHz和5.6GHz）濾波器的實(shí)物照片濾波器的實(shí)物照片衛(wèi)星高頻頭濾波器電路實(shí)物圖半波長諧振器平行耦合濾波器的實(shí)物照片濾波器的實(shí)物照片集總參數(shù)濾波電路巴特沃茲濾波電路截止頻率wC上濾波電路有3dB的損耗巴特沃茲濾波電路首個元件串聯(lián)首個元件并聯(lián)巴特沃茲濾波電路巴特沃茲(即最大平坦式）低通原型濾波器歸一化元件值(N=1~10)巴特沃茲濾波電路巴特沃茲濾波電路帶外衰減

5、巴特沃茲濾波電路巴特沃茲濾波電路例：設(shè)計一個歸一化的巴特沃茲濾波電路，在2倍截止頻率處具有30dB以上的衰減，要求與信號源相連的第一個元件為電感。確定階數(shù)N確定基本電路查表確定電路參數(shù)確定階數(shù)NN=5確定基本電路電路的連接方式巴特沃茲低通濾波電路巴特沃茲濾波電路的相移相移群時延線性相移巴特沃茲濾波電路隨著頻率變化，相位沒有突變犧牲截止頻率附近的頻率陡峭特性線性相移巴特沃茲濾波電路線性相移巴特沃茲濾波電路設(shè)計方法與一般巴特沃茲濾波電路設(shè)計方法除上表的參數(shù)不同外，電路結(jié)構(gòu)和設(shè)計方法相同。契比雪夫?yàn)V波電路插入損耗N階切比雪夫多項式契比雪夫?yàn)V波電路契比雪夫?yàn)V波電路契比雪夫?yàn)V波電路帶內(nèi)電壓傳遞系數(shù)

6、模值帶外衰減插入損耗帶外衰減契比雪夫低通原型濾波器的阻帶衰減特性3dB波紋契比雪夫低通原型濾波器的阻帶衰減特性0.5dB波紋契比雪夫低通原型濾波器的阻帶衰減特性契比雪夫低通原型濾波器歸一化元件值(3dB波紋）契比雪夫低通原型濾波器歸一化元件值(0.5dB波紋）契比雪夫?yàn)V波電路舉例試確定低通原型濾波器的梯形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和歸一化元件值。已知fc=1GHz,LAr=3dB,要求在fs=1.5GHz處LAs＞30dB解:采用切比雪夫式的低通原型:(1)確定N值。Ωs=ωs/ωc=1.5，由LAr=3dB，LAs＞30dB及Ωs=1.5。查契比雪夫低通原型濾波器的阻帶衰減特性3dB波紋圖，得N=5。(

7、2)確定歸一化元件值。據(jù)LAr=3dB,N=5,查契比雪夫低通原型濾波器歸一化元件值LAr=3dB表，得歸一化元件值為:g1=g9=3.4817,g2=g4=0.7618,g3=4.5381,g6=1.0000。(3)梯形網(wǎng)絡(luò)有電感輸入式和電容輸入式兩種,分別如下圖所示幾種濾波電路設(shè)計比較例：比較3階歸一化低通濾波電路的頻率特性：3dB巴特沃茲濾波電路、線性相移巴特沃茲濾波電路、3dB契比雪夫?yàn)V波電路、0.5dB契比雪夫?yàn)V波電路。幾